雙軸可調(diào)控豎縫式魚道的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，該魚道其包括側(cè)壁、底板、齒輪軌道、縱向齒輪、若干對擋板、支墩、水平齒輪、可調(diào)開度的過水孔、過魚廊道以及操作間，齒輪軌道位于側(cè)壁靠近池室一側(cè)的壁面上，縱向齒輪位于齒輪軌道上并可沿其運動；擋板分為長擋板和短擋板，其依次交替設(shè)置在側(cè)壁上，間隔一定的距離，并且在垂直水流方向，長短擋板成對出現(xiàn)；可調(diào)開度的過水孔和過魚廊道位于擋板上；擋板與支墩通過軸和水平齒輪連接，支墩與側(cè)壁用縱向齒輪連接。本實用新型將過魚通道與消能區(qū)分開，為過魚通道提供了較穩(wěn)定的水流形態(tài)，使過魚通道不受消能區(qū)的影響；解決了魚道過魚處水流條件不好、不能適用較大水頭差、過魚效果不好的問題。
【專利說明】雙軸可調(diào)控豎縫式魚道

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于水利水電工程領(lǐng)域，涉及魚道結(jié)構(gòu)及其運行方法，具體涉及一種雙軸可調(diào)控豎縫式魚道及其運行方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟社會的全面發(fā)展，人們意識到水力發(fā)電在帶來經(jīng)濟效益的同時，也對魚類種質(zhì)交流通道形成了隔阻，造成了生境的破碎化。隨著環(huán)保政策的不斷完善以及建設(shè)項目環(huán)境監(jiān)管力度的不斷加大，通過修建魚道為魚類提供洄游通道，已逐漸成為水電工程水生生態(tài)保護的重要措施之一。
[0003]魚道的設(shè)計主要考慮魚類的洄游(逆流上行或順流下行)習(xí)性,魚逆流上溯時,魚類常依靠閘壩下游水流的吸引進入魚道，魚類在魚道中靠自身力量克服流速溯游至上游。目前魚道按其結(jié)構(gòu)型式分為原生態(tài)式魚道、槽式魚道、特殊結(jié)構(gòu)型式魚道、池室式魚道(又稱隔板式魚道)。原生態(tài)式魚道很接近天然河道的情況，主要依靠延長水流路徑和增加糙率來消能；槽式魚道主要通過在槽壁和槽底布置間距甚密的各類阻板和砥坎，消殺能量，減低流速，但該類型魚道水流紊動劇烈；特殊結(jié)構(gòu)型式魚道具有獨特的結(jié)構(gòu)型式，通常僅為那些能爬行、能粘附、善于穿越草叢縫隙的水生物上溯而設(shè)；池室式魚道利用隔板水墊、水流對沖、擴散及沿程摩阻來消能，創(chuàng)造適合于魚類洄游的流態(tài)，因此是目前國內(nèi)外使用最多的魚道型式。
[0004]目前，所采用的池室式魚道結(jié)構(gòu)包括魚道邊墻和多個隔板，所述隔板設(shè)置在魚道邊墻上，所述隔板將魚道分成多個池室，消能過程基本依靠隔板，造成隔板前水流流態(tài)比較復(fù)雜，嚴(yán)重影響過魚通道的水流，不利于魚的洄游。例如，申請?zhí)枮?01210264529.5的發(fā)明專利申請，公開了一種隔板上設(shè)有透水穿孔或縫，透水穿孔或縫能透水，但不能通過魚類。另有申請?zhí)枮?01120307777.4的實用新型專利，公開了一種結(jié)構(gòu)簡單的可調(diào)控豎縫式魚道結(jié)構(gòu)，安裝于其中一側(cè)側(cè)壁上的隔板與另一側(cè)側(cè)壁之間留有間隙，該間隙與相鄰兩隔板之間的空隙連成“Z”字型的過魚通道。這些魚道結(jié)構(gòu)中，隔板后的消能區(qū)嚴(yán)重影響過魚廊道的水流形態(tài)，并且豎縫區(qū)正是消能區(qū)，其水流形態(tài)都很差，不利于魚的洄游?，F(xiàn)有技術(shù)中，魚道設(shè)計將消能區(qū)和魚的通道都沒有區(qū)分。
實用新型內(nèi)容
[0005]發(fā)明目的:本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種魚道結(jié)構(gòu)，使消能區(qū)與魚的洄游區(qū)不重合，使魚洄游區(qū)的水流態(tài)穩(wěn)定，并提高擋板的消能效果，利于魚的洄游。
[0006]本實用新型解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，包括側(cè)壁、底板、齒輪軌道、縱向齒輪、若干對擋板、支墩、水平齒輪、可調(diào)開度的過水孔、過魚廊道以及操作間；
[0008]所述的齒輪軌道分別位于側(cè)壁靠近池室一側(cè)的壁面上，所述的縱向齒輪位于齒輪軌道上，并可沿其運動；所述支墩通過縱向齒輪與側(cè)壁連接，縱向齒輪轉(zhuǎn)動帶動擋板沿側(cè)壁滑動，從而調(diào)節(jié)兩對擋板間形成的池室的長度；
[0009]每對擋板包括長擋板和短擋板，在同一側(cè)沿水流方向，長擋板和短擋板交替出現(xiàn)；長擋板和短擋板均通過水平齒輪和軸連接在支墩上，通過水平齒輪的轉(zhuǎn)動帶動軸轉(zhuǎn)動，進而調(diào)節(jié)長擋板和短擋板與側(cè)壁的夾角；所述長擋板和短擋板上均設(shè)有可調(diào)開度的過水孔和過魚廊道。
[0010]其中，縱向齒輪是指齒輪軸位于水平方向，并且齒輪在豎直方向轉(zhuǎn)動同時沿著位于水平面方向的齒輪軌道嚙合傳動的齒輪，水平齒輪是指齒輪軸位于豎直方向，并且在水平面方向轉(zhuǎn)動同時沿著支墩上圓弧軌道嚙合傳動的齒輪。操作間位于側(cè)壁的頂部平臺上，每塊擋板上設(shè)有起閉機，啟閉機用于開啟或關(guān)閉可調(diào)開度的過水孔以及過魚廊道上的閘門。側(cè)壁的上游有總閘門，通過閘門的開啟和閉合來開閉來控制魚道中的水量。
[0011]進一步地，所述擋板的橫截面為L形，所述長擋板和短擋板均用不銹鋼鋼板制成，外包有仿生防撞層，底部有仿生潤滑層；在垂直水流方向，長擋板和短擋板成對出現(xiàn)，且兩擋板與側(cè)壁形成夾角。擋板下游面上均安裝有攝像頭，實時監(jiān)測水流和過魚情況。
[0012]進一步地，長擋板與短擋板的長度之和等于池室的總寬度，長擋板與短擋板合起來后可以阻止上一池室的水流入下一個池室。
[0013]進一步的，可調(diào)開度的過水孔上均設(shè)置有閘門，通過閘門的開啟或閉合來控制流入下一個池室的流量；可調(diào)開度的過水孔位于長擋板和短擋板上部，其均安裝有閘門?？烧{(diào)開度的過水孔靠近上游的一端側(cè)均安裝有攔隔網(wǎng)或防護網(wǎng)，防止魚類進入可調(diào)開度的過水孔。同時，長擋板上可調(diào)開度的過水孔數(shù)量比短擋板上的要多；過魚廊道位于擋板的靠近側(cè)壁部的下方，且順?biāo)鞣较蚩矗^魚廊道中軸線與水流方向成銳角。同時，長擋板上的過魚廊道尺寸比短擋板上的要大，并且過魚廊道內(nèi)的頂部面上裝有吸引魚的光源，而底部面上裝有可以吸引魚的水草，進而吸引魚從過魚廊道通過。
[0014]進一步地，所述的操作間內(nèi)包含計算機來處理攝像頭采集回的信息，以及各縱向齒輪和水平齒輪所對應(yīng)的操作桿和控制各閘門的控制器。操作桿用來調(diào)節(jié)縱向齒輪和水平齒輪的轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)長短擋板的轉(zhuǎn)動和移動。
[0015]一種基于上述雙軸可調(diào)控豎縫式魚道的運行方法，包括以下步驟:
[0016](I)根據(jù)上下游水位差初步確定開啟第一對擋板的位置，關(guān)閉第二對擋板以后的所有擋板上的可調(diào)開度的過水孔和過魚廊道上的閘門，并調(diào)整每對擋板中長擋板(4)短擋板(5)之間的距離使其豎縫為零；
[0017](2)根據(jù)上下游水位差確定開啟總閘門的大小，以及打開第一對擋板的可調(diào)開度的過水孔和過魚廊道的閘門，通過攝像頭采集第一個池室中水流的流態(tài)和過魚情況，判斷對流消能區(qū)的寬度，以及對過魚通道的影響；
[0018](3)通過操縱桿來調(diào)節(jié)第一對長擋板和短擋板的位置，以及擋板與側(cè)壁的夾角，使得消能區(qū)位于池室中間，并且使消能區(qū)寬度達到最窄為止，此時對過魚通道影響最??；
[0019](4)打開第二對擋板上的可調(diào)開度的過水孔和過魚廊道的閘門，通過攝像頭采集第二個池室中水流的流態(tài)和過魚情況，判斷對流消能區(qū)與過魚通道的位置；通過操縱桿來調(diào)節(jié)長擋板和短擋板的位置，以及擋板與側(cè)壁的夾角，繼續(xù)束窄消能區(qū)寬度至最小值為止，使得消能區(qū)與過魚通道互不相干；
[0020](5)重復(fù)步驟(4)對下一對擋板進行調(diào)節(jié)，，直到打開所有擋板上的過魚廊道和可調(diào)開度的過水孔上的閘門為止。此時，消能區(qū)與過魚通道已分開，水流形態(tài)達到最佳，此時過魚效率達到最佳。
[0021]本實用新型的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
[0022](I)本實用新型中的長短擋板均開有可調(diào)開度的過水孔，并且兩擋板均與側(cè)壁成一定的角度，通過可調(diào)開度的過水孔的水可以在下一個池室里進行對流消能。長擋板上的過流量比較大，對流消能后主方向沿著長擋板下泄水流方向，此水流方向正向著下一個長擋板，下一個長擋板可以再次更好地進行消能。
[0023](2)本實用新型中的長短擋板通過軸和水平齒輪與支墩連接，水平齒輪和軸帶動擋板轉(zhuǎn)動，改變擋板與側(cè)壁的夾角，控制消能區(qū)的位置，使得消能區(qū)與過魚通道互不影響。
[0024](3)本實用新型中的支墩通過縱向齒輪和側(cè)壁連接，每個側(cè)壁上有兩條齒輪通道，可以通過縱向齒輪調(diào)節(jié)帶動長短擋板在側(cè)壁上的位置，從而調(diào)節(jié)下一個池室里對流消能區(qū)的位置，使得對流消能區(qū)與過魚通道互不影響。
[0025](4)本實用新型中的過魚廊道設(shè)置在靠近底部靠近岸邊的慢流速區(qū)，并且過魚廊道有一定的長度，沿水流方向的截面，過魚廊道沿程升高，過魚廊道中的水流會因克服自身的重力以及下游的水壓而達到消能的作用，且對水流態(tài)影響不大。
[0026](5)本實用新型中的長短擋板可以通過縱向齒輪沿側(cè)壁方向移動，這樣可以調(diào)節(jié)各池室的長短，從而適應(yīng)不同上下游水位差，提高魚道的過魚能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道的結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖2為圖1中A-A剖視圖；
[0029]圖3為圖1中B-B剖視圖(模擬魚順流下行);
[0030]圖4為圖1的俯視圖；
[0031]圖5為本實用新型中魚道池室水流示意圖；
[0032]圖6為本實用新型局部過魚廊道內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7為本實用新型中長擋板與側(cè)壁連接平面圖；
[0034]圖8為本實用新型中長擋板與側(cè)壁連接俯視圖。
[0035]附圖標(biāo)號說明:
[0036]I 側(cè)壁2 底板3 支墩
[0037]4 長擋板5 短擋板6 可調(diào)開度的過水孔
[0038]7 過魚廊道 8 操作間9 起閉機
[0039]1a縱向齒輪 1b水平齒輪11齒輪軌道
[0040]12 光源13 水草14攝相頭
[0041]15 計算機16 操作桿

【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0043]如圖1至8所示，本實用新型的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，包括側(cè)壁1、底板2、支墩
3、以及設(shè)置在內(nèi)側(cè)壁I上的多塊長擋板4和短擋板5，支墩3上有水平齒輪1b和軸，側(cè)壁I的頂部平臺設(shè)有操作間8，側(cè)壁I靠池室的壁面上設(shè)有齒輪軌道11，縱向齒輪1a位于齒輪軌道11上。在內(nèi)側(cè)壁上每塊長擋板4和短擋板5交替出現(xiàn)。長擋板4上開有三個可調(diào)開度的過水孔6和一個過魚廊道7，短擋板5上開有兩個可調(diào)開度的過水孔6和一個過魚廊道7，如圖2所示。過魚廊道7在每塊擋板下方并且靠近側(cè)壁，沿水流方向，過魚廊道7的中軸線與水流方向成21°，如圖3所示。運行過程中，從長擋板4上的過魚廊道7通過的魚類，大多數(shù)通過下一個短擋板5上的過魚廊道7，極少數(shù)被主流方向帶走的魚可以通過下個長擋板4上的過魚廊道7，如圖4所示。通過可調(diào)開度的過水孔6的水可以在下一個池室里進行對流消能，如圖4所示。長擋板4上的過流量比較大，對流后水流的主方向為長擋板4下泄水流的方向，此水流方向正向著下一個長擋板4，下一個長擋板4可以再次更好地進行消能，如圖5所示。過魚廊道7的過魚通道頂部面上裝有吸引魚的光源12，過魚通道底部面上裝有可以吸引魚的水草13，如圖6所示，本實用新型中，各擋板通過支墩3連接在側(cè)壁I上,如圖7和圖8所示,通過雙軸達到轉(zhuǎn)動和沿側(cè)壁方向的移動。
[0044]在上述基礎(chǔ)上，根據(jù)魚道設(shè)計準(zhǔn)則，魚道寬度設(shè)為6m，長擋板4長為3.6m,短擋板5長度為2.4m，長短擋板的長度比為3:2?？紤]到擬通過魚類胸鰭水平展開距離，設(shè)置長擋板4上的過魚廊道寬1.5m,高lm，長1.9m,短擋板5上過魚廊道寬lm，高0.8m,長1.7m。過魚廊道7的中軸線與水流方向成21°。根據(jù)各水利工程的不同，可在長短擋板4上開設(shè)有不同的可調(diào)開度的過水孔6，一般可在長擋板4上設(shè)三個可調(diào)開度的過水孔6，短擋板5上設(shè)兩個可調(diào)開度的過水孔6。各可調(diào)開度的過水孔6有一定的間距，最靠近魚道中心的過魚廊道7跟擋板邊緣有0.5m的安全距離，一般可設(shè)可調(diào)開度的過水孔6直徑尺寸為0.6m。考慮到消能區(qū)對過魚通道的影響，消能區(qū)寬度一般為1.5m?2.5m。兩條齒輪軌道11位于側(cè)壁I垂直面上且與底板2平行，兩條齒輪軌道11的中心線位于擋板垂直方向的三等分處。
[0045]本實用新型的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道運行方法，包括以下步驟:
[0046]將本實用新型應(yīng)用于國內(nèi)某庫區(qū)的某個支流上，按圖1所示安裝好結(jié)構(gòu)，在上下游水位差為65m,魚道下泄流量為60m3/s的工況下,來自上游的水體,一部分通過長擋板4的可調(diào)開度的過水孔6，一部分通過短擋板5的可調(diào)開度的過水孔6，還有一部分通過豎縫。三者在下一個池室對流消能，關(guān)閉第二對擋板以后的所有擋板上的可調(diào)開度的過水孔6上的閘門，并調(diào)整每對擋板間的豎縫使其基本為零。通過攝像頭14采集第一個池室中水流的流態(tài)，當(dāng)長短擋板與側(cè)壁的夾角為43°時，此時消能區(qū)寬度約為2.lm，過魚通道受流消能區(qū)的影響最小。打開第二對擋板上的可調(diào)開度的過水孔6的閘門，通過操縱桿16來調(diào)節(jié)長擋板4和短擋板5與側(cè)壁I的夾角，繼續(xù)束窄消能區(qū)寬度，當(dāng)調(diào)整夾角為43°左右時，池室長度為8m左右時，第一池室中消能區(qū)寬度為1.6m左右，此時過魚通道不受對流消能區(qū)的影響。
[0047]通過攝像頭14采集第二個池室中水流的流態(tài)，打開第三對擋板上的可調(diào)開度的過水孔6的閘門，通過操縱桿16來調(diào)節(jié)長擋板4和短擋板5與側(cè)壁I的夾角并且調(diào)整兩擋板與側(cè)壁I的夾角，當(dāng)調(diào)整夾角為40°左右時，池室長度為7m左右時，第二池室中消能區(qū)寬度為1.Sm左右，此時過魚通道不受對流消能區(qū)的影響。
[0048]繼續(xù)打開第四對擋板上的可調(diào)開度的過水孔6的閘門，通過攝像頭14采集第三個池室中水流的流態(tài)，操縱桿16來調(diào)節(jié)長擋板4和短擋板5與側(cè)壁I的夾角，當(dāng)調(diào)整夾角為40°左右、池室長度為7m左右時，第三池室中消能區(qū)寬度為1.7m左右，此時過魚通道不受對流消能區(qū)的影響。魚類通過過魚廊道7洄游或下游，穿過大過魚廊道7的魚有些會被主流方向帶到下游另一側(cè)的大過魚廊道7上。過魚通道沒有受消能區(qū)的影響，過魚效率比較聞。
[0049]可見，本實用新型將消能區(qū)與過魚通道分開，使消能區(qū)不影響過魚通道的水流形態(tài)，保證了過魚廊道7的水流形態(tài)，并且使過魚通道水流流速減小，提高了魚道的過魚效率。應(yīng)用前景好。
[0050]盡管參照特定的實施例已經(jīng)表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，其特征在于:包括側(cè)壁(I)、底板(2)、齒輪軌道(11)、縱向齒輪(10a)、若干對擋板、支墩(3)、水平齒輪(10b)、可調(diào)開度的過水孔￠)、過魚廊道(7)以及操作間⑶； 所述的齒輪軌道分別位于側(cè)壁(I)靠近池室一側(cè)的壁面上，所述的縱向齒輪(1a)位于齒輪軌道(11)上，并可沿其運動；所述支墩⑶通過縱向齒輪(1a)與側(cè)壁⑴連接，縱向齒輪(1a)轉(zhuǎn)動帶動擋板沿側(cè)壁(I)滑動，從而調(diào)節(jié)兩對擋板間形成的池室的長度； 每對擋板包括長擋板(4)和短擋板(5)，在同一側(cè)沿水流方向，長擋板(4)和短擋板(5)交替出現(xiàn)；長擋板(4)和短擋板(5)均通過水平齒輪(1b)和軸連接在支墩(3)上，水平齒輪(1b)的轉(zhuǎn)動帶動軸轉(zhuǎn)動，進而調(diào)節(jié)長擋板(4)和短擋板(5)與側(cè)壁(I)的夾角； 所述長擋板(4)和短擋板(5)上均設(shè)有可調(diào)開度的過水孔(6)和過魚廊道(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，其特征在于:所述擋板的橫截面為L形，所述擋板均為鋼材制成，外包有仿生防撞層，底部有仿生潤滑層；在垂直水流方向，長擋板(4)和短擋板(5)成對出現(xiàn)，且兩擋板與側(cè)壁(I)形成夾角，兩擋板下游面上安裝有攝像頭(14)，實時監(jiān)測水流和過魚情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道結(jié)構(gòu)，其特征在于:可調(diào)開度的過水孔(6)上均設(shè)置有閘門，通過閘門的開啟或閉合來控制流入下一個池室的流量；可調(diào)開度的過水孔(6)上游側(cè)設(shè)置有攔隔網(wǎng)，防止魚從可調(diào)開度的過水孔(6)通過；長擋板(4)上的可調(diào)開度的過水孔(6)的數(shù)量比短擋板(5)上的要多。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，其特征在于:所述過魚廊道(7)位于擋板的靠近側(cè)壁(I)的下方，且順?biāo)鞣较蚩矗^魚廊道(7)的中軸線與水流方向成銳角；長擋板⑷上的過魚廊道(7)的尺寸比短擋板(5)上的要大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，其特征在于:所述過魚廊道(7)上游側(cè)設(shè)置有閘門，通過閘門的開啟或閉合來控制過魚廊道(7)的流量；所述的過魚廊道(7)內(nèi)的頂部面上裝有吸引魚的光源(12)，而底部面上裝有吸引魚的水草(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，其特征在于:所述的操作間(8)內(nèi)包含用于處理攝像頭(14)采集回的信息的計算機(15)以及各縱向齒輪(1a)和水平齒輪(1b)所對應(yīng)的操作桿(16);所述操作桿(16)用來調(diào)節(jié)縱向齒輪(1a)和水平齒輪(1b)的轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)擋板的轉(zhuǎn)動和移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸可調(diào)控豎縫式魚道，其特征在于:長擋板(4)與短擋板(5)的長度之和等于池室的總寬度。
【文檔編號】E02B8/08GK204000791SQ201420338409
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】戴會超, 閆杰, 張鴻清, 毛勁喬, 趙倩 申請人:河海大學(xué)